一种用于煤矿井下密封瓦斯的低反应放热的聚氨酯材料及制备方法技术

一种用于煤矿井下密封瓦斯的低反应放热的聚氨酯材料，由A、B两组分组成，所述A、B两组分重量比为1:1。所述A组分原料按照重量份数计为：聚醚多元醇1：40~80，份聚醚多元醇2：0～15份，改性剂：5~10份，表面活性剂：1.0~2.0份，催化剂：0.1～2.0份，阻燃剂：10～20份，发泡剂：5~15份；所述B组分原料按重量份数计为：多异氰酸酯：50～80份，预聚体：15～50份，稀释剂：5～10份；其中，所述的A组分中聚醚多元醇1为3～5官能度、分子量300～800的聚氧化丙烯多元醇；聚醚多元醇2为2～3官能度、分子量为150～2000的聚氧化丙烯多元醇。

【技术实现步骤摘要】
一种用于煤矿井下密封瓦斯的低反应放热的聚氨酯材料及 制备方法
本专利技术涉及聚氨酯材料
，尤其是涉及一种用于煤矿井下密封瓦斯的低反 应放热的聚氨酯材料及制备方法。
技术介绍
已知的，瓦斯是煤炭生成过程中的伴生气体，其主要成分为甲烷。在煤矿生产过程 中，因为瓦斯爆炸所造成的损失是所有矿山事故中最为严重的。它不但严重威胁煤矿工人 的生命财产安全，还极大地限制了矿井的生产能力，降低了生产效率，限制了我国煤矿行业 的可持续发展。因此，有效防范与控制瓦斯事故是解决我国煤矿安全问题的关键。 在治理煤矿瓦斯事故中，瓦斯抽放是最有效的措施之一，我国政府及相关部门对 此给予了高度重视。2002年，国家煤矿安全监察局制定了先抽后采，以风定产，监测监控 的煤矿瓦斯防治方针，强化了瓦斯抽放治理瓦斯灾害的地位。 目前我国煤矿普遍采用的瓦斯钻孔封孔方法主要有两种：水泥砂浆封孔和高分子 发泡材料封孔。水泥砂浆封孔工艺采用分段密封，由于水泥极易形成气体通路，导致漏气严 重，劳动强度大，抽采效率低，预抽采时间长，从而降低了煤炭开采效率。 高分子发泡材料封孔，以聚氨酯为主，是利用聚氨酯材料的自身发泡压力使材料 渗入钻孔煤壁裂隙，形成闭孔材料，从而能大大提高封孔质量。由于聚氨酯材料具有用量 小、劳动强度低、封孔效果较好等优点，使其在瓦斯钻孔封孔方面得到了推广和应用。 聚氨酯封孔材料（也称为密封胶）是由双组份的多元醇和异氰酸酯进行化学 反应生成，而这整个过程是一个放热反应。lmol的羟基与lmol的异氰酸根完全反应，可 放出约l〇〇kJ的热量（Mihail Ionescu，《Chemistry and Technology of Polyols for Polyurethanes》，Rapra Technology Limited,2005)。而密封胶生成的固结体又具有极高 的闭孔结构，在煤矿井下大量使用时，反应产生的热量不能及时的散发出去，会产生聚热效 应，导致的固结体芯部温度过高，最终造成固结体的烧心或自燃，或使得周围可燃物无法承 受其释放的热量而造成火灾，最严重时将有可能导致整个煤层的燃烧或瓦斯爆炸，形成严 重的安全隐患，严重影响煤矿的生产安全。 当密封胶的配方确定时，那么其A、B组分反应生成的热量也是一定的。现有工艺 为降低固结体芯部的温度，要在配方中添加适当的开孔剂，使生成的固结体具有一定的开 孔结构，使得固结体中生成的热量可以很快的释放出来，不会在固结体内部聚集。但开孔的 结构使得固结体的气密性不佳，封孔效果不好，影响使用效果。
技术实现思路
为了克服
技术介绍
中的不足，本专利技术公开了一种用于煤矿井下密封瓦斯的低反应 放热的聚氨酯材料，该材料具有低反应放热（固结体芯部最高温度不超过110°c)、高阻燃， 高闭孔率，粘结强度高、抗剪切性强及韧性好，封孔密闭性好，耐冲击，耐酸碱，完全满足煤 矿密封瓦斯用材料的使用。 本专利技术同时还提供了一种煤矿井下密封瓦斯用低放热聚氨酯材料的制备方法，其 方法简单易行，生产周期短，整个生产过程中不产生废液、废渣和废气，不对环境造成污染， 不影响工人健康。 为了实现所述专利技术目的，本专利技术采用如下技术方案： 一种用于煤矿井下密封瓦斯的低反应放热的聚氨酯材料，由A、B两组分组成，所 述A、B两组分重量比为1:1 : 所述A组分原料按照重量份数计为： 聚醚多兀醇1 :50?75份 聚醚多元醇2:0?15份 改性剂：5?10份 表面活性剂：1. 0?2. 0份 催化剂：0.1?2.0份 阻燃剂：10?20份 发泡剂：5?15份 所述B组分原料按重量份数计为： 多异氰酸酯：50?80份 预聚体：15?50份 稀释剂：5?10份； 其中，所述的A组分中聚醚多元醇1为3?5官能度、分子量300?800的聚氧化 丙烯多元醇；聚醚多元醇2为2?3官能度、分子量为300?2000的聚氧化丙烯多元醇。 本专利技术所述A组分中的改性剂为相变材料，优选德国鲁尔公司的 RUBITHERMPX4 2,RUBITHERM'1PX 82，RUBITHERM?RT0 6,RUBITHERMXRT 27,RUBITHERM'k1T28HC，RUBITHERM'KRT 65 中的一种或 几种的任意组合。 本专利技术所述的A组分中催化剂为胺类和/或金属类催化剂；所述胺类和/或金属 类催化剂优选为N，N-二甲基环己胺、五甲基二乙烯三胺、N，N-二甲基苄胺、双（2-二甲氨 基乙基）醚、三乙烯二胺、有机锡、有机铋和有机锌化合物的一种或几种的任意组合。 本专利技术所述A组分中的阻燃剂为磷酸酯类阻燃剂，优选磷酸三氯丙酯或甲基磷酸 二甲酯中的一种或两种任意组合。 本专利技术所述A组分中的表面活性剂包括硅氧烷/环氧乙烷/环氧丙烷共聚物。 本专利技术所述A组分中的发泡剂为1，1-二氯-1-氟乙烷（HCFC_141b)、 1，1，1，3, 3-五氟丙烷、1，1，1，3, 3-五氟丁烷和水中的一种或几种的任意组合。 本专利技术所述的B组分原料中的多异氰酸酯为多亚甲基多苯基多异氰酸酯、聚合 MDI或液化改性MDI，优选为烟台万华的PM-200,8002，Huntsman的5005S，Bayer的44V20， BASF 的 M20S。 本专利技术所述的B组分原料中的预聚体为以聚氧化丙烯多元醇PPG和二苯基甲烷二 异氰酸酯为原料合成的预聚物，其中多元醇优选2?3官能度，分子量为300?1000的聚 氧化丙烯/聚氧化乙烯-丙烯多元醇，所述二苯基甲烷二异氰酸酯优选4, 4' -二苯基甲烷 二异氰酸酯、2, 4' -二苯基甲烷二异氰酸酯中的一种或两种。 本专利技术所述B组分原料中的稀释剂为邻苯二甲酸酯类或磷酸酯类，优选邻苯二甲 酸二丁酯（DBP)、邻苯二甲酸二辛酯（D0P)、磷酸三乙酯（TEP)、磷酸三丁酯（TBP)等中的一 种或几种任意组合。 本专利技术所述的产品的外观A组分为金黄色或淡黄色的透明的液体，B组分为棕色 或褐色液体。 一种用于煤矿井下密封瓦斯的低反应放热的聚氨酯材料的制备方法，包括以下步 骤： (1)A组份的制备：将聚醚多元醇1、聚醚多元醇2、催化剂、表面活性剂、改性剂、阻 燃剂、发泡剂等按配方比例投入反应釜中，室温下搅拌混合1?2小时后出料，密封包装； (2) B组份料的制备： a.预聚体的制备：将真空脱水的聚氧化丙烯多元醇PPG和二苯基甲烷二异氰酸酯 按比例投入反应釜中，在80?110°C、真空度为0.05?0. IMPa的环境下搅拌1?3小时 后，投人阻聚剂，降温出料。 b.将多异氰酸酯、预聚体、稀释剂按比例投入反应釜中，室温下搅拌混合1?2小 时后出料，氮气置换密封包装。 由于采用了上述技术方案，本专利技术具有如下有益效果：本专利技术的关键点是：通过 预聚反应，将体系的反应热量提前进行释放，以防止在最终聚合反应时放出过多的热量；通 过优选低羟值、高官能度的聚醚多元醇，减少体系的反应放热；通过在体系中加入相变材 料，通过其发生相变反应吸收热量，以减少固结体体系中热量的聚集，并最终降低固结体芯 部的温度本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于煤矿井下密封瓦斯的低反应放热的聚氨酯材料，由A、B两组分组成，所述A、B两组分重量比为1:1，其特征是：所述A组分原料按照重量份数计为：聚醚多元醇1：50~75份聚醚多元醇2：0～15份改性剂：5~10份表面活性剂：1.0~2.0份催化剂：0.1～2.0份阻燃剂：10～20份发泡剂：5~15份所述B组分原料按重量份数计为：多异氰酸酯：50～80份预聚体：15～50份稀释剂：5～10份；其中，所述的A组分中聚醚多元醇1为3～5官能度、分子量300～800的聚氧化丙烯多元醇；聚醚多元醇2为2～3官能度、分子量为300～2000的聚氧化丙烯多元醇。

【技术特征摘要】
1. 一种用于煤矿井下密封瓦斯的低反应放热的聚氨酯材料，由A、B两组分组成，所述 A、B两组分重量比为1:1，其特征是： 所述A组分原料按照重量份数计为： 聚醚多元醇1 :5(T75份 聚醚多元醇2 :0?15份 改性剂：5~10份 表面活性剂：1.(T2.0份 催化剂：〇. 1?2. 0份 阻燃剂：10?20份 发泡剂：5~15份 所述B组分原料按重量份数计为： 多异氰酸酯：50?80份 预聚体：15?50份 稀释剂：5?10份； 其中，所述的A组分中聚醚多元醇1为3?5官能度、分子量300?800的聚氧化丙烯 多元醇；聚醚多元醇2为2?3官能度、分子量为300?2000的聚氧化丙烯多元醇。2. 如权利要求1所述的用于煤矿井下密封瓦斯的低反应放热的聚氨酯材料，其 特征是：所述A组分中的改性剂为相变材料，优选德国鲁尔公司的RUB I THEIttfPX 42， RUBITHERlfPX 82, RUBITHERlfRT06, RUBITHERlf RT 27, RUBITHERlf RT28HC, RUBITHERlf RT 65中的一种或几种的组合。3. 如权利要求1所述的用于煤矿井下密封瓦斯的低反应放热的聚氨酯材料，其特征 是：所述的A组分中催化剂为胺类和/或金属类催化剂；所述胺类和/或金属类催化剂优选 为N，N-二甲基环己胺、五甲基二乙烯三胺、N，N-二甲基苄胺、双（2-二甲氨基乙基）醚、三 乙烯二胺、有机锡、有机铋和有机锌化合物的一种或几种组合。4. 如权利要求1所述的用于煤矿井下密封瓦斯的低反应放热的聚氨酯材料，其特征 是：所述A组分中的阻燃剂为磷酸酯类阻燃剂，优选磷酸三氯丙酯或甲基磷酸二甲酯中的 一种或两种组合。5. 如权利要求1所述的用于煤矿井下密封瓦斯的低反应放热的聚氨酯材料，其特征 是：所述A组分中的表面活性剂包括硅氧烷/环氧乙烷/环氧丙烷共聚物。6. 如权利要求1所述的用于煤矿井下密封瓦斯的低反应放热的聚氨酯材料，其特征 是：所述A组分中...

【专利技术属性】
技术研发人员：葛丙贺，
申请(专利权)人：洛阳贝隆实业有限公司，葛丙贺，
类型：发明
国别省市：河南;41